CN105357999A - 具有多个保护区的头盔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适合在建筑工地、体育活动和类似活动中使用的具有多个保护区的保护头盔。该头盔包括硬的外保护部，该外保护部通过在外区和内区之间的弹性体区之间延伸的弹性体索被悬置在硬的锚固区上。流体填充的囊体被定位在弹性体区中并隆起穿过位于外区中的多个开孔中的一个或多个开孔。在一个实施例中，存在另外的压溃区。该结构使得头盔可将线性力和旋转力从使用者的头颅移开。

Description

具有多个保护区的头盔

技术领域

本发明涉及保护头具，更特别地，涉及运动或工作现场保护头具，尤其涉及被设计为防止或减少由线性力或旋转力导致的头部伤害的保护头具。

背景技术

人脑是极为精细的结构，其被一系列封闭物保护以屏蔽其不受到伤害。最内层，即软脑膜，覆盖脑部的表面。软脑膜之后是蛛网膜，即蛛网状膜，它起到防水膜的作用。最后，是硬脑膜，即坚硬的皮革状层，它覆盖蛛网膜并附着到颅骨骨骼。

虽然此结构由于颅骨骨骼防护了穿透创伤，但在力传递到脑部之前，较软的内层吸收了太少的能量。另外，虽然颅骨可以衰减被施加到头部的一部分线性力，但颅骨并未减轻角向力的影响，角向力对头部施加旋转回旋。本领域中的许多外科医生认为，施加到脑部的角向力或旋转力比线性力更具有危害性，这是因为角向力或旋转力将扭曲力或剪切力施加到白质纤维束和脑干自身。另外，由于人员的头部和碰撞物(包括另一个人员的头部)独立地移动且以不同的角度移动，所以，在头部伤害中几乎总是涉及角向力和线性力。

轻度创伤性脑损伤(MTBI)，更通常地称为“脑震荡”，是脑部损伤的类型，其频繁地发生在许多情况中，例如建筑工地，制造现场，和体育活动中，特别地在接触类体育中成问题。虽然一方面脑震荡被视作轻微且可逆的脑部损伤，但变得显见的是，重复性脑震荡即使不失去意识也是严重的有害情况，其有助于造成疾病过程，例如痴呆症和神经损害疾病，例如帕金森症、慢性创伤性脑伤(CTE)和拳击痴呆症。

Calonge的美国专利No.5,815,846描述了带有流体填充腔室的头盔，所述腔室在施加外力时通过将流体挤压到相邻的平衡袋内来吸收力。在此情况中，当流体受限制地从一个袋转移到另一个袋时，能量仅通过粘性流体耗散。在此情况中，能量耗散与满袋和空袋之间的孔的尺寸成反比。也就是说，孔越小，能量的降低越大。此设计的问题是：当孔的尺寸降低且能量耗散增加时，能量耗散的时间也增加。因为流体填充的室以液压方式进行反应，所以，能量传递本质是瞬时的，因此，在Cologne的设计中，在粘性流体可位移前，大量的能量被传递到脑部，从而消除了由流体填充的室所提供的保护功能的大部分。粘性摩擦是过于缓慢的能量耗散变动，而不能充分地减缓震荡力。如果使水从挤压瓶中移位，则可以得到关于在出口孔的尺寸改变时使任何流体移位所需要的时间和力的函数的概念。传递孔越小，则使流体移位所需的力越大，且对于给定的力所需的时间越长。

授予Holst的美国专利No.6,658,671公开了带有内壳和外壳的头盔，在所述内壳和外壳之间具有滑动层。该滑动层允许外侧相对于内侧移位，以有助于使碰撞期间施加到头盔的一部分角向力耗散。然而，力的耗散局限于头盔的外壳。另外，Holst的头盔未提供使两个壳返回到相互静止的位置的机构。在授予Popovich的美国专利No.5,956,777和授予Kalman等人的欧洲专利EP0048442中公开的头盔中也可看到类似的缺点。

授予Zhan的德国专利DE19544375公开了一种建筑头盔，其包括在硬外壳内的开孔，所述开孔允许泡沫内衬的材料通过开孔膨胀，以驱散一部分碰撞力。然而，因为内衬靠着使用者的头部安放，所以，一部分力将被朝着头部引导，而非从头部引导开。另外，不存在使膨胀的泡沫内衬返回到头盔内侧的机构。

授予Weber等人的美国专利申请公开No.2012/0198604公开了一种安全头盔，其用于保护人类头部不受重复撞击以及中等和严重撞击，以降低由于线性力和旋转力导致的脑部损伤的可能性。头盔包括隔离减震部，该隔离减震部起到将外衬与内衬分离的作用。在外衬的端部和内衬的端部之间设有间隙以提供一定空间，以便使得在撞击时、外衬能够移动而不接触内衬。然而，可见需要数层隔离减震部和外衬，且未提供用于保护脑部不受平移打击的有效保护。

显而易见，为了防止创伤性脑损伤，不仅必须停止穿透性物体，而且必须防止任何力(即角向力或线性力)被传递到封闭的颅骨和脑部。也就是说，头盔必须不仅在缓冲此外力时起到被动作用，而且在耗散由所述力施加的线性动量和角向动量中起到主动作用，使得线性动量和角向动量对于精细的脑部具有很少的有害影响或无有害影响。

为了实现这些目的，必须构思该头盔，如同生物演化构思了颅骨和脑部。即，为了提供对于线性力和角向力的最大保护，颅骨和脑部必须可相互独立地移动，且具有耗散所施加的动能的机制，而与动能被施加的矢量或多个矢量无关。

为了在头盔设计中实现这些目的，内部件(内壳)和外部件(外壳或外壳体)必须在感知程度上可相互独立地移动。另外，施加到外壳的动量应从位于底下的内壳和脑部引导开和/或围绕位于底下的内壳和脑部引导，并将动量充分地耗散以消除有害影响。

保护头盔的另一个困难是头盔靠着使用者头部的紧密配合。为正确地配合，常规头盔的窄开口必须被拉在使用者头部的最宽部分上。经常的情况是，配合贴合到使得从使用者头部和突出的耳部拉下头盔是痛苦的。因此，使用者可能使用更大的头盔，这同时更舒服且容易佩戴，但不提供通过正确地配合的头盔可获得的保护程度。

因此，在现有技术和科学中明显地需要保护头具设计，以减轻重复性创伤性脑损伤的不利的结果。在本领域中也存在对于如下头盔的需求，即所述头盔可提供以正确配合的且仍相对容易在使用者头部上拉上获得的保护。

发明内容

本发明广泛地包括保护头盔，所述保护头盔包括：硬外壳，所述硬外壳包括多个开孔；硬内壳；功能性地附接到硬内壳的填有垫料的内衬；定位在硬外壳和填有垫料的内衬之间的多个流体填充的囊体；以及将外壳和内壳连接的多个弹性体索。

在替代的实施例中，本发明包括：硬外壳，所述硬外壳包括多个开孔；硬内壳；功能性地附接到硬内壳的填有垫料的内衬；接触所述填有垫料的内衬且内置有(enclose)多个缓冲块的中间壳；定位在硬外壳和填有垫料的内衬之间的多个流体填充的囊体；和多个弹性体索，所述多个弹性体索将外壳和内壳连接且穿过中间壳。弹性体索中的一个或多个弹性体索可以具有细部分和粗部分，并且一个或多个索可以具有均匀的粗细。

在第二替代实施例中，本发明包括具有多个保护区的保护头盔，其包括：由硬外壳形成的不可穿透的外保护区，所述外壳包括多个开孔；由硬内壳形成的锚固区；由功能性地附接到硬内壳的填有垫料的内衬形成的内区；以及，由定位在外壳和内壳之间的多个片弹簧形成的弹性体区。所述多个片弹簧中的每个片弹簧包括至少一个弹性构件和锚固点。另外，该头盔可以包括接触填有垫料的内衬并内置有多个缓冲块的中间壳。此外，可以存在多个弹性体索，所述弹性体索将内壳和外壳连接，且穿过任何中间结构。弹性体索可以具有均匀的粗细和/或在同一个单独索中具有粗部分和细部分。

在另外的替代实施例中，本发明包括铰接式保护头盔，所述保护头盔包括：具有至少两个部分的硬外壳，所述至少两个部分中的每一个通过铰接装置结合；所述至少两个部分中的两个部分中的耳部开孔；附接到硬外壳的内表面的多个保护垫；以及，将铰接式头盔可释放地锁定在闭合位置中的锁定装置。

本发明的一个目的是提供将线性力和旋转力从头颅引导开的头盔。

本发明的第二目的是提供包括外壳的头盔，该外壳悬浮或悬置在内壳上。

本发明的第三目的是提供具有在内壳和外壳之间的滑动连接的头盔。

本发明的另外目的是提供包括压溃区以在力到达使用者的头颅之前吸收所述力的头盔。

本发明进一步的目的是提供一种头盔，该外壳佩戴舒适，同时还通过贴合配合来提供对头盔的保护。

附图说明

现在，将在结合附图进行的本发明的如下详细描述中更完整地描述本发明的属性和工作模式，其中：

图1是本发明的双壳头盔(“头盔”)的前视图；

图2是头盔的侧视图，示出了头盔的一侧上的两个面部保护装置附接部；

图3A是头盔的横截面视图，示出了内壳和将两个壳连接的弹性体索；

图3B是类似于图3A的横截面视图，描绘了头盔的替代实施例，该头盔包括内置有缓冲块的中间壳；

图3C是类似于图3A的横截面视图，描绘了弹性体索的替代实施例，其中，这些弹性体索中的一些具有细部分和粗部分；

图4是两种索的示意图，分别处于中性位置和在头盔受到大于正常力的较大力撞击时的最大展开位置；

图5A是头盔的外壳的一部分的顶透视图，示出了包括可提升盖的替代实施例，该可提升盖对覆盖头盔外壳中的开孔的隔膜进行保护；

图5B是与图5A相同的视图，描绘了对隆起的流体填充囊体保护的可提升盖；

图6A是分解视图，示出了该索附接到内壳和外壳以使外壳可围绕内壳悬浮；并且

图6B是所完成的附接配合的横截面，其中弹性体索附接到两个塞并在头盔的外壳和内壳之间延伸；

图7是本发明的头盔的替代实施例的横截面视图，其中，流体填充的囊体被作为力吸收器/偏转器的抛物线片弹簧替代；

图7A是本发明的头盔的替代实施例的横截面视图，其中，流体填充的囊体被作为力吸收器/偏转器的椭圆片弹簧替代；

图8是图7所示的保护头盔的替代实施例的横截面，示出了片弹簧与两种弹性体索一起使用；

图9是头盔的横截面视图，图示了锚固在头盔的外壳上的片弹簧；

图10A示意性地描绘了当头盔处于被力打击之前的中性状态时的抛物线片弹簧；

图10B示意性地描绘了当吸收打击头盔的力时、抛物线片弹簧如何临时改变其形状；

图11是头盔内的压溃区的放大的示意性横截面，在所述压溃区内，片弹簧是力吸收器/偏转器；

图12是压溃区的顶视图，示出了在粘弹性材料的椎体之间延伸的多个弹性体索；

图13A和图13B是铰接式头盔的前视图，其中，头盔被划分成至少两个部分，所述至少两个部分通过例如铰链或枢轴的铰接装置附接；

图14A和图14B描绘了本发明的具有三个铰接部分的铰接式头盔的替代实施例的前视图；

图15是带有另外的空气通风部的铰接式头盔的两个部分实施例的侧视图；

图16是铰接式头盔的三个部分实施例的侧视图，示出了用于铰接装置的两个铰链；

图17是铰接式头盔100的另外的替代实施例的前视图，其中，垫或软垫附接到头盔的内表面；

图17A是佩戴铰接式头盔的使用者的前视图，以横截面视图中展示了头盔在使用者上的配合；

图18和图18A是铰接式头盔的前视图，展示了头盔中的一个部分可以嵌套在另一个部分内的实施例；并且

图19描绘了旋转接头的一个实施例的放大的顶视图，所述旋转接头使得铰接式头盔的两个铰接部分能够转动以相互嵌套。

具体实施方式

在开始处，应认识到的是，在不同的附图中的类似的附图标记指示了本发明的相同的结构元件。也应认识到的是，为了清晰地展示本发明的属性，附图比例和角度未总是按比例。

虽然本发明参考目前被认为是优选的实施例描述，但应理解的是本发明不限制于所公开的实施例。本发明意图于覆盖包括在附带的权利要求书的精神和范围内的多种改型和等价布置。

此外，应理解的是，本发明不限制于所描述的特定的方法、材料和改型，且所述方法、材料和改型当然可以改变。也应理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定的方面的目的，且不意图于限制本发明的范围，所述范围仅通过附带的权利要求书限制。

除非另外地限定，在此所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所隶属的领域的一般技术人员通常所理解的意义相同的意义。应认识到的是，术语“大体上”与例如“几乎”、“非常几乎”、“大约”、“大致”、“周围”、“界定在”、“靠近”、“基本上”、“在邻近处”、“在附近处”等的术语是同义的，且这样的术语可以替代地使用，如在说明书和权利要求中所表现。虽然类似于或等价于在此所述的任何方法、装置或材料可以在实践和测试本发明中使用，但现在描述了优选的方法、装置和材料。应认识到的是术语“大致”与例如“几乎”、“靠近”、“接近”、“邻近”、“紧靠”、“毗邻”等的术语是同义的，且这样的术语可以替代地使用，如在说明书和权利要求中所表现。

除非另外地限定，在此所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所隶属的领域的一般技术人员通常所理解的意义相同的意义。虽然类似于或等价于在此所述的任何方法、装置或材料可以在实践和测试本发明中使用，但现在描述了优选的方法、装置和材料。

在本发明中给出了头盔，所述头盔包括形成在使用者颅骨或头颅上面的层中的多个保护区。外保护区由外壳形成，所述外壳“悬浮(float)”或悬置在内壳上，使得施加到外壳的旋转力将导致外壳关于内壳旋转或平移，而非直接将此旋转力或平移力传递到颅骨和脑部。

内壳和外壳通过弹性体索相互连接，所述弹性体索用于限制外壳在内壳上的旋转且通过弹性变形来耗散能量，而非如现有的头盔的情况被动地将旋转力传递到脑部。实际上，这些弹性体索的功能类似于微型蹦极索，其通过已知为迟滞阻尼的机制来耗散角向力和线性力，即，当弹性体索变形时，内摩擦导致发生高的能量损失。这些弹性体索在防止所谓的对侧伤脑损伤方面特别有价值。

所述外壳又通过位于内壳和外壳之间的例如流体填充的囊体或片弹簧的一个或多个力吸收器或偏转器悬浮在内壳上。为了最大化施加到外壳的线性力和/或角向力的瞬时降低或耗散，置于硬内壳和硬外壳之间的流体填充的囊体可以与外壳中的一个或多个开孔紧密相关，即位于所述开孔下，其中所述开孔优选用弹性体隔膜覆盖并用于耗散能量，这通过只要在外壳被任何力矢量朝向内壳加速时向外靠着弹性体隔膜隆起来实现。替代地，如果必须维持外壳中的表面连续性，则该隔膜可在内部位于内壳和外壳之间，或位于内壳和外壳的内边界处。这种反复布局(iteration)使得相邻囊体之间的分离成为必要，以允许相关的隔膜的充分移动。

在现有的流体填充的设计中，当头盔的外壳接收使外壳朝向内壳加速的线性力时，置于其间的气体或流体被压缩且移位。因为气体、特别是流体不容易压缩，所以，气体或流体将力被动地传递到内壳且因此传递到颅骨和脑部。这实际正是现有的流体填充头盔失效的机制。力的传输是液压的且基本上是瞬时的，从而消除了作为耗散震荡力的方式的粘性流体传输的有效性。

因为本发明中的弹性体隔膜，施加到外壳的任何力都将传递给囊体中的气体或液体，这又瞬时将力传输到覆盖外壳中的开孔的外弹性体隔膜。弹性体隔膜又将向外隆起而穿过外壳中的开孔或在内壳和外壳之间的下级结合处，因此，通过在隔膜的位置处的弹性变形而耗散了所施加的力，而非被动地将所述力传输到内壳的填有垫料的内衬。此过程将能量从脑部引开且通过弹性变形和鼓状共振或谐振的组合将能量耗散。通过谐振，弹性隔膜不断使用了迟滞阻尼的原理，因此最大化了动能到低水平热能的转化，所述热能又被无害地耗散到周围空气中。

此外，桥接了保持流体填充的囊体(例如，脑部内的蛛网膜)的空间的弹性体弹簧或索用于稳定内壳和外壳的空间关系，且通过与弹性变形相同的原理提供了对于震荡力的额外耗散，这通过弹性体索的拉伸、扭转、甚至压缩的机制来实现。

通过结合弹性弹簧或索的桥接效果以及策略性地放置在外开孔处的弹性体隔膜，可以有效地耗散线性力和旋转力。

在替代实施例中，片弹簧可以替代流体填充囊体作为力吸收器/偏转器。片弹簧可以构造为完全椭圆弹簧，或优选形成为抛物线形状。在这两个形式中，片弹簧在单个点处锚固到外壳，或优选锚固到硬内壳，且延伸到外壳和内壳之间的区域(zone)内。该弹簧可以具有单个片(或臂)或包括多个径向地围绕共同的锚固点排列的臂。优选地，每个臂从较粗的中心朝向臂的每个端部渐缩到较细的外部分。此外，每个臂的端部可以包括弯曲，以允许端部更容易地在与锚固壳相对的壳上滑动。与车辆中的片弹簧使用不同，弹簧臂的远端部不附接到非锚固或相对的壳。这允许端部在壳上滑动，以允许每个壳在头盔被旋转力打击时的独立移动。这也实现了能量的摩擦耗散。优选地，在中性位置，即当头盔不处于被打击的过程中时，远端部接触所述相对的壳。

当弹性体索与片弹簧结合使用时，该索的定向将类似于与流体填充的囊体/隔膜实施例的使用，但该索将用于吸收旋转力，因为片弹簧将更直接地应对线性力。

此后，通过使用弹性体索和隔膜，我的设计能够起到保护作用以防止脑震荡以及所谓的冲击或对侧伤脑损伤和扭转脑损伤，这可能导致由于桥接静脉撕裂引起的硬膜下血肿或通过脑干围绕其中心轴线的扭转所导致的对脑干的损伤。

转到附图，图1是多保护区头盔10(“头盔10”)的前视图。外保护区由外壳12形成，且优选由刚性的耐冲击材料制成，例如由金属、诸如聚碳酸酯的塑料、陶瓷、复合材料和本领域普通技术人员已熟知的类似材料制成。外壳12限定至少一个开孔14，优选限定多个开孔14。所述开孔14可以是敞口的，但优选被隔膜16形式的柔性弹性体材料覆盖。在优选实施例中，头盔10还包括若干个面部保护装置附接部18。在更优选的实施例中，面部保护装置附接部18由柔性的弹性体材料制造，以向所述附接提供柔性。如果所附接的面部保护装置(图1中未示出)被拉动，则弹性体材料降低了在头盔10上的旋转拉动。“弹性体”是指在例如回弹性和柔性等的特性方面类似于橡胶的各种物质中的任一种。这种弹性体材料是本领域普通技术人员已熟知的。图2是头盔10的侧视图，示出了在头盔的一侧上的两个面部保护装置附接部18a和18b。该面部保护装置的示例是护目镜和面罩。这样的附接部还可用于以已知的方式可释放地附接到头盔的扣带。

图3A是头盔10的横截面视图，示出了硬内壳20和弹性体弹簧或弹性体索30(“索30”)，所述弹性体弹簧或弹性体索30延伸穿过将两个壳连接的弹性体区。内壳20形成了锚固区，且优选由刚性的耐冲击材料制成，例如由金属、诸如聚碳酸酯的塑料、陶瓷、复合材料和本领域普通技术人员已熟知的类似材料制成。内壳20和外壳12在滑动连接部22处滑动地连接。“滑动地连接”是指内壳20和外壳12的边缘在连接部22处彼此靠着滑动或相互在对方上滑动。在替代实施例中，外壳12和内壳20通过弹性体元件连接，所述弹性体元件例如为U形弹性体连接件22a(“连接件22a”)。滑动连接部22和连接件22a均用于耗散能量并维持外壳12和内壳20之间的空间关系。

索30是柔性索，例如蹦极索，或用于将物体保持在轿车或自行车上的弹性的“保持”索或其等同物。此柔性允许外壳12相对于内壳20移动或“悬浮”，但仍维持连接到内壳20。此悬浮能力还通过外壳12和内壳20之间的滑动连接部22来实现。在替代实施例中，滑动连接部22还可以包括在外壳12和内壳20之间的弹性体连接部22a。衬垫24形成了内区并衬在内壳20的内表面上，以提供舒适的材料来将头盔10支承在使用者头上。在一个实施例中，衬垫24可以内置有松的缓冲块，例如珠24a，或“花生”或松的燕麦片。

同样在图3A中可见的是位于外壳12和内壳20之间的弹性体区中的囊体40的横截面视图。头盔10包括至少一个囊体40，优选包括多个囊体40。囊体40填充有流体，诸如水的液体或诸如氦气或空气的气体。在一个优选实施例中，该流体是氦气，它很轻，因此它的使用降低了头盔10的总重量。在替代实施例中，囊体40还可以包括可压缩的珠或块，例如珠。囊体40优选位于外壳12的开孔14下方且与内壳20和外壳12接触。因此，如果在碰撞期间、外壳12被朝向内壳20和使用者的颅骨压入，则囊体40中的一个或多个囊体中的流体将压缩并挤压囊体40，类似于挤压气球。囊体40将朝向开孔14隆起并使弹性体隔膜16移位。这种隆起移位作用将打击力从使用者的颅骨和脑部向上朝向所述开孔转移，从而提供了力矢量的新方向。囊体40还可以在内部由囊体壁41划分成腔室40a，使得如果一个腔室的完整性被破坏，其他腔室仍将起作用以耗散直线力和旋转力。还可以在所述腔室之间包括阀(多个阀)42，以控制流体的移动。

图3B是类似于上述图3的横截面视图，描绘了头盔10的替代实施例。图3B中的头盔10包括由位于外壳12和内壳20之间的中间壳50形成的压溃区。在所示的实施例中，中间壳50靠近或邻近内壳20。如图3B中可见，中间壳50内置有填充物52。优选地，填充物52是可压缩材料，其被压紧以使打击的能量偏转来保护颅骨，类似于汽车中的“压溃区”。该填充物被设计为压溃或变形，因此在撞击力到达内垫24和头颅之前吸收撞击力。在此实施例中，可以看到，索30从内壳20穿过中间壳50延伸到外壳12。一种合适的填充物52是珠或“花生”或等同材料，例如使用在包装物体中的等同材料。因为中间壳50的“压溃”功能，所以中间壳50优选由比外壳12或内壳20更软且更可变形的材料构成。用于中间壳50的典型制造材料是优选内置有填充物52的可拉伸材料，例如乳胶或氨纶纤维或其他类似的弹性体织物。

图3C是类似于图3A的横截面视图，描绘了头盔10的替代实施例，其中弹性体索31(“索”31)具有细部分和粗部分。在所示的实施例中，粗的弹性体部分可以锚固在外壳12的内表面上或内壳20的外表面上。类似地，索31的细的非弹性体部分可以附接到外壳12的内表面或内壳20的外表面。细的弹性体部分可以是单独的索或多个索。

图4是处于中性位置和当头盔10以大于正常力的力被撞击时处于最大展开的索31的示意图。也可看到在其长度上具有均匀粗细的索30。在图4左侧的中性位置，索30处于略微张紧，而索31处于未张紧。如图4的右侧可见，在外壳12相对于内壳20的最大位移下，索30可以被拉伸接近或到达其弹性极限，但索31的细部分现在已接合较粗的部分，以减轻撞击头盔10的大的力，并防止索30中的弹性的任何损失。通过使用索31作为被严重的力打击冲击时的后备，即使在索30达到其弹性极限之后也可以实现更大的保护，且不干扰吸收撞击头盔10的任何旋转力。为此，索(多个索)31将起作用以维持头盔10的索系统的完整性。

图5A是头盔10的外壳12的一部分的顶视图，示出了替代实施例，其中，可提升盖60(“盖60”)用于覆盖开孔14，以屏蔽隔膜16和/或囊体40不受可能损坏其完整性的穿刺、撕裂或类似情况的影响。盖60通过盖连接器62(“连接器62”)附接到外壳12，使得：如果特定的隔膜16由于囊体40中的一个或多个囊体的膨胀而隆起到开孔14外侧，则盖60将被提升或升起，从而使囊体40暴露于另外的碰撞。因为盖60是可提升的，所以盖60允许隔膜16自由地弹性隆起而穿过开孔14到外壳12的表面上方以吸收撞击力，但仍保护所述隔膜16不受外部力导致的损坏。在替代实施例中，不使用隔膜16，且盖60直接屏蔽并保护囊体40。在一个实施例中，使用铰链62将盖60附接到外壳12。在替代实施例中，盖60使用柔性塑料附接部62来附接。图5B描绘了在囊体40隆起到外壳12上方时保护囊体40的可提升盖60。

图6A是示出了索30附接到头盔10以使得外壳12能够在内壳20上悬浮的一种方法的分解视图。优选具有凹入侧36a的腔36被钻孔到外壳12和内壳20中或以其他方式放置在外壳12和内壳20中，使得这些孔彼此对准。索30的每个端部附接到塞32，所述塞32然后放置在所述彼此对准的孔中。在一个实施例中，使用本领域普通技术人员已知的合适粘合剂将塞32保持在腔36中。在替代实施例中，塞32通过摩擦配合或扣合配合保持在腔36中。

图6B是最终完成的配合的横截面，其中，索30附接到两个塞32且在外壳12和内壳20之间延伸。也可看到，中间壳50内置有填充物52。囊体40不可见，所述囊体40位于中间壳50(或内壳20)和外壳12之间。本领域普通技术人员将认识到，索31能够以类似的方式附接在外壳12和内壳20之间。

图7是头盔10的替代实施例的横截面视图，其中，囊体40被作为力吸收器/力偏转器的抛物线片弹簧41(“弹簧41”)替代。在所示的实施例中，弹簧41在锚固点42处锚固到内壳20上。弹簧41包括具有两个端部43a的至少一个臂43，所述臂43优选成形为弯曲的，如图所示。臂43优选是渐缩的，在靠近锚固点42处具有较厚的中心部分，且在宽度和/或厚度上朝向端部43a逐渐变薄。另外，臂43可以被层压为从锚固点42向更远端施加逐渐更有弹性的层。多个臂43可以绕单个锚固点42径向排列且附接到该单个锚固点42。如图7中可见，臂43延伸穿过压溃区50(如果存在压溃区50)。片弹簧也可以与弹性体索30一起使用。图7A是替代实施例，其中，作为抛物线片弹簧41的替代，使用也附接在单个锚固点42处的椭圆片弹簧41a(“弹簧41a”)。

图8是图7所示的头盔10的替代实施例的横截面，示出了片弹簧41与弹性体索30和31一起使用。如上所述，其粗部分比均匀的索30更粗的索31作为后备起作用，以防止索30被拉伸超过其弹性极限。如图8中所示，该粗部分可以附接到外壳12或内壳20。

图9是头盔10的横截面视图，示出了锚固在外壳12上的片弹簧41以及索30。应理解，索31也可以与此实施例一起使用。

图10A和图10B示意性地描绘了当头盔被力打击时的片弹簧41的作用。在图10A中，头盔10处于中性状态。在头盔10的所有侧上，弹簧41被示出为处于相对轻微张紧的状态。在图10B中，力F从右侧撞击头盔10。随着臂43被朝向内壁20推动，端部43a进一步相互分离，以吸收由力F产生的平移力矢量。同时，由于臂43’上的张力随着外壳12的左侧临时地远离内壳20移动而降低，位于头盔10的相对侧上的弹簧41’的臂43’的端部43a’一起更靠近地移动。在力F耗尽之后，在头盔10的右侧或接触侧上在臂43上产生的增加的张力起作用，以朝向中性位置推动外壳12。这受到头盔10的非接触侧上的臂43’的释放的张紧辅助，这使得外壳12的该侧能够移动到更靠近内壳20的中性位置。虽然图10A和图10B中未示出，但应理解，索30和/或索31将起作用以吸收由力F在头盔10上产生的任何旋转力。

图11是头盔10中的压溃区50的放大示意性横截面，其中，片弹簧41是力吸收器/偏转器。弹性体索30从内壳20延伸到外壳12。可以看到压溃区50处在索30之间，且优选包括或其他粘弹性材料52。在所示的实施例中，具有椎体的形状。粘弹性材料提供表现得像准液体的优势，容易被所施加的力变形，且缓慢地回复，但在此力不存在时具有限定的形状和体积。从落到上的物体吸收了非常大量的能量。可以看到，片弹簧41锚固到内壳20且延伸穿过压溃区50并接触外壳12。在此实施例中，压溃区50中的椎体52起作用，以吸收具有比正常力大得多而使得弹簧41偏转到外壳达到压溃区50的如此程度的力的打击。图12是压溃区50的顶视图，示出了在粘弹性材料的椎体52之间延伸的多个索30。应理解的是，使用了流体填充的囊体40的头盔10可包括具有粘弹性材料52的压溃区50，所述粘弹性材料52例如为

图13A和图13B是铰接式头盔100的前视图(“头盔100”)，所述头盔100被划分成至少两个部分，所述至少两个部分通过铰接装置附接。“铰接”是指头盔具有通过铰接装置结合的部件或部分，所述铰接装置例如为铰链或枢轴连接、旋转接头或可以允许头盔的分开的部分打开且关闭在一起的其他装置。每个部分包括硬外壳101。

图13A示出了头盔100处于关闭并锁定的定向。部分102a和102b通过铰接装置104结合在一起。在此实施例中，铰接装置104是铰链104。将认识到的是，超过一个铰链104或其他铰接装置可以用于打开和关闭该头盔100。优选地，头盔100包括至少一个锁定件106，以将头盔保持在闭合位置。耳部开孔108也与内表面103一起被示出。

图13B示出了头盔100处于打开定向。锁定件106被解锁以允许铰链104打开，从而将部分102a和102b分离。

图14A和图14B描绘了具有三个部分103a、103b和103c的头盔100的替代实施例的前视图。在此实施例中，头盔100也包括空气通风部110，所述空气通风部110是从外表面101贯穿延伸到头盔100的内表面103且由头盔100限定的开孔。铰链104枢转以将部分103b和103c移动成与部分103a形成闭合。一个或多个锁定件106将所述部分保持在关闭位置。将认识到的是，空气通风部110可以存在于带有两个或三个以上部分的头盔内，例如图13A至图13B中可见。图13B示出了头盔100处于打开位置，其中两个铰链104都打开，以使部分103b和103c与部分103a分离。

图15是头盔100的两个部分实施例的侧视图，其中添加了空气通风部110。也可见两个铰链104。类似地，图16是头盔100的三部分实施例的侧视图，示出了用于部分102c的两个铰链104。

图17是铰接式头盔100的另一个替代实施例的前视图，其中垫或软垫112附接到头盔100的内表面101a。垫112可以使用例如铆钉或螺钉的合适附接装置或通过粘合剂永久地附接到内表面103(图17中不可见)。该垫可以由现有技术中已熟知的泡沫材料制成。

替代地，垫112可以使用诸如的钩和毛圈搭扣材料可释放地附接到内表面103。这提供的优势是，使得使用者能够获得且布置软垫112，所述软垫112将在头盔100被佩戴时提供贴合配合。在该两个实施例中，垫112在通风部110之间附接到内表面101a，以保证尽可能多的空气到达使用者。

图17A是使用者的前视图，示出了在横截面中可见的铰接式头盔100。可以看到垫112接触使用者U的头部的顶部，从而提供了贴合配合。注意到，垫112以这样的方式附接到内表面101a，使得将空气通风部110开放，以提供到头部的空气流动。在此实施例中，耳部开孔108用薄膜或隔膜108a覆盖。在一个实施例中，隔膜108a由织物制成。

图18和图18A是铰接式头盔100的前视图，图中展示了其中头盔100的一个部分可嵌套在另一个部分内的实施例。在图18A中，部分102b嵌套在部分102a内侧。铰接装置104a是旋转接头，所述旋转接头不仅将两个部分保持在一起，而且还构造为允许部分102a和102b打开和转动，使得一个部分的外壳101的外表面面对另一个部分的内表面101a。此实施例提供了在打开位置中降低头盔100的总体积，从而使得头盔容易存储的优势。

图19描绘了旋转接头装置104a的一个实施例的放大的顶视图，所述旋转接头装置104a使得部分102a和102b能够转动而相互嵌套。绳105附接到部分102b和万向接头107。万向接头107通过弹簧109附接到部分102a。弹簧109起作用以将绳105以及附接的部分102b拉向部分102a。万向接头107允许绳105旋转。当所述部分被拉开时，万向接头107使得部分102b可相对于部分102a旋转，此后，部分102b被朝向部分102a回拉向。因为部分102b已旋转，所以部分102b将靠着部分102a的内表面101a嵌套。

因此，可见本发明的目的被有效地获得，但对于本发明的改变和变型应对于本领域普通技术人员容易地可见，所述改变不偏离所要求保护的本发明的精神和范围。

Claims (38)

1.一种具有多个保护区的保护头盔，包括：

不可穿透的外保护区，所述不可穿透的外保护区由硬外壳形成，所述外壳包括多个开孔；

锚固区，所述锚固区由硬内壳形成；

内区，所述内区由功能性地附接到所述硬内壳的、填有垫料的内衬形成；和

弹性体区，所述弹性体区由多个流体填充的囊体和多个弹性体索形成，所述多个流体填充的囊体位于所述外壳和所述内壳之间，所述多个弹性体索在所述外壳和所述内壳之间延伸并连接所述外壳和所述内壳；

其中，所述多个弹性体索中的至少一个弹性体索包括粗的弹性体部分和细的非弹性体部分。

2.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述弹性体索中的至少一个弹性体索具有均匀的粗细。

3.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述至少一个粗的部分中的至少一个附接到所述外壳。

4.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述细的部分中的至少一个附接到所述外壳。

5.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述流体是气体。

6.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述流体是液体。

7.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括在所述多个开孔中的每个开孔上的弹性体隔膜。

8.根据权利要求7所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括覆盖所述多个开孔的至少一个可提升盖。

9.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括在所述外壳和所述内壳之间的压溃区，其中，所述压溃区包括泡沫层。

10.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述多个弹性体索穿过所述中间壳。

11.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括在所述外壳和所述内壳之间的滑动连接部。

12.根据权利要求1所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括连接所述外壳和所述内壳的第二弹性体连接件。

13.根据权利要求12所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述弹性体连接件是U形的。

14.根据权利要求1所述的保护头盔，其中，所述外壳中的所述多个开孔被所述流体囊体之间的多个间隙空间替代，其中，当所述头盔被线性力或旋转力撞击时，所述流体囊体膨胀到在所述外壳和所述内壳之间的所述多个间隙空间中的至少一个间隙空间中。

15.一种具有多个保护区的保护头盔，包括：

不可穿透的外保护区，所述不可穿透的外保护区由硬外壳形成，所述外壳包括多个开孔；

锚固区，所述锚固区由硬内壳形成；

内区，所述内区由功能性地附接到所述硬内壳的填有垫料的内衬形成；和

弹性体区，所述弹性体区由位于所述外壳和所述内壳之间的多个片弹簧形成；

其中，所述多个片弹簧中的每一个均包括锚固点和至少一个弹性臂。

16.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述多个片弹簧中的每一个均包括多个臂。

17.根据权利要求16所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述多个弹性臂从所述锚固点以放射状图案延伸。

18.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述锚固点附接到所述外壳。

19.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述锚固点附接到所述内壳。

20.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述至少一个弹性构件是抛物线形状的。

21.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述至少一个弹性构件是椭圆形状的。

22.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括多个弹性体索，所述多个弹性体索在所述外壳和所述内壳之间延伸并连接所述外壳和所述内壳。

23.根据权利要求22所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述多个弹性体索中的至少一个是粗细均匀的。

24.根据权利要求22所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述多个弹性体索中的至少一个包括粗的部分和细的部分。

25.根据权利要求24所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述至少一个粗的弹性体部分中的至少一个附接到所述外壳。

26.根据权利要求24所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述细的非弹性体部分中的至少一个附接到所述外壳。

27.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，还包括在所述外壳和所述内壳之间的压溃区，其中，所述压溃区包括粘弹性层。

28.根据权利要求27所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述粘弹性层是

29.根据权利要求15所述的具有多个保护区的保护头盔，其中，所述多个弹性体索穿过所述中间壳。

30.一种铰接式保护头盔，包括：

硬外壳，所述硬外壳具有至少两个部分，所述至少两个部分均通过铰接装置结合；

在所述至少两个部分中的两个部分中的耳部开孔；

多个保护垫，所述多个保护垫附接到所述硬外壳的内表面；和

锁定装置，所述锁定装置将所述铰接式头盔以可释放方式锁定在闭合位置。

31.根据权利要求30所述的铰接式保护头盔，还包括由所述硬外壳限定的至少一个空气通风部。

32.根据权利要求30所述的铰接式保护头盔，其中，所述至少两个部分是两个部分。

33.根据权利要求30所述的铰接式保护头盔，其中，所述至少两个部分是三个部分。

34.根据权利要求30所述的铰接式保护头盔，还包括被紧固到所述硬外壳的内表面的至少一个内垫。

35.根据权利要求31所述的铰接式保护头盔，还包括被紧固到所述硬外壳的内表面的至少一个内垫，其中，所述至少一个内垫中的每一个均紧固在所述至少一个空气通风部中的每个空气通风部的周界外侧。

36.根据权利要求30所述的铰接式保护头盔，其中，所述铰接装置是铰链。

37.根据权利要求30所述的铰接式保护头盔，其中，所述铰接装置是旋转接头。

38.根据权利要求37所述的铰接式保护头盔，其中，所述两个部分被构造为当所述铰接式头盔处于打开位置时相互嵌套。